(57)【要約】      （修正有）【課題】ＶＨＦ帯のアンテナ外形を小型化でき、さらにＵＨＦ帯共用アンテナと共用することによりアンテナ装置の簡素化が実現できる。【解決手段】アンテナ装置は、アンテナ本体とアンテナ本体を支持する支持部４２を備え、アンテナ本体は、自己補対アンテナと鋸歯状のアンテナパターンを有している。自己補対アンテナのインピーダンスは、無限の大きさの平面導体で構成されている場合、周波数に無関係に一定となる。また、アンテナ本体は、定指向性と、広帯域の周波数に対して小型で効率が良く、直交偏波成分が少ない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビ放送の電波を受信するアンテナ装置において、
誘電体基板と、
誘電体基板の表面に形成されるアンテナパターンと、
誘電体基板の中央部に配置され、アンテナパターンに給電する給電部と、
を有し、
アンテナパターンは、
誘電体基板の下半分に配置され、上下方向に伸びる中心軸上に配置された幹状の線状導線と、この線状導線から等間隔で左右方向に交互に分岐された枝状の線状導線とを含む下部サブパターンと、
誘電体基板の上半分に配置され、下部サブパターンに対し補対の関係になる上部サブパターンと、
を有し、
下部サブパターンおよび上部サブパターンは、その枝状の線状導線の一部に鋸歯状パターンを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前アンテナパターンは、
外側に位置するＶＨＦアンテナ部と、内側に位置するＵＨＦアンテナ部を備え、
ＶＨＦアンテナ部とＵＨＦアンテナ部は、チョークコイルで接続されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
鋸歯状パターンは、矩形状又は三角状の歯部を含み、その歯は少なくとも２種類幅のものを含むことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
下部サブパターンを水平軸で上側に折り返した場合に鋸歯状パターンの歯の先端部が上部サブパターンの歯の先端部に対向することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ放送などを受信するための小型アンテナに関し、特に地上波デジタルテレビ放送と従来の地上波アナログテレビ放送用の共用受信アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタルテレビ放送は、東京・大阪・名古屋の三大都市圏で２００３年１２月から開始され、その他の地域でも２００６年までに開始される予定である。地上波デジタルの特徴の１つは、従来のアナログ放送に比べて電波強度が所定値以下に低下するまではビットエラー訂正機能等でデータ受信漏れを防ぐことが可能であり、アナログ放送と比較して電波強度の低下やゴーストによる画像の乱れが少ないという利点がある。
【０００３】
また、テレビ受像機も従来のブラウン管から液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイなどの薄型ディスプレイを用いた薄型テレビが主流になりつつある。薄型テレビは奥行きを取らないため壁にかけるように設置することや、小型軽量となる為、見たい部屋へ自由に移動することが可能である。さらに、地上波デジタルテレビ放送により室内アンテナでも十分受信可能となる。
【０００４】
この種の室内アンテナは、ＶＨＦ帯（９０〜１０８ＭＨｚ，１７０〜２２２ＭＨｚ）及びＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）を１台のアンテナでカバーするために広帯域な電圧定在波特性と指向特性を備える必要があるため、特許文献１と特許文献２に示すようなＶＨＦ受信用ロッドアンテナとＵＨＦ受信用アンテナエレメントを有している。
【０００５】
このような室内アンテナは、アンテナの運搬時や格納時には、ロッドアンテナを縮めてたたみ込むことが可能であるが、使用時はＶＨＦ帯の下限周波数９０ＭＨｚ帯を受信するためロッドアンテナを伸展して使用する必要がある。また、小型化に関しては非特許文献１に示すような広帯域平面アンテナにおける「互生自己補対アンテナ」と呼ばれる技術が公開されている。
【０００６】
【特許文献１】実公昭６０−２５１３４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４６０９号公報
【非特許文献１】古谷恒雄，石曽根孝之，虫明康人「互生自己補対アンテナとその高利得広帯域アンテナへの応用」，信学技報，ＡＰ７７−４３，１９９７年７月，Ｐ３５−４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、従来の室内アンテナの構成を示す構成図である。室内アンテナ１００は、２本のロッドアンテナ１０２，１０３と、ＵＨＦ受信エレメント１０５を有する蓋体１０４と、これらを格納する収納部１０６と、転倒防止板１０７を格納又は展開可能なケース本体１０１を有している。
【０００８】
図７に示すような室内アンテナ１００を使用する場合、ロッドアンテナ１０２，１０３を伸ばしてアンテナ長をＶＨＦ周波数帯の下限周波数の１／４波長と等しくする為に約８０ｃｍにして使用する。アンテナを伸ばすと重心位置が変化し、転倒の恐れがあるので、ケース本体に格納されている転倒防止板１０７を引き延ばして使用するため、幅１００ｃｍ、奥行き約２０ｃｍ程度の空間を必要としており、小型化が難しいという問題があった。
【０００９】
さらに、ロッドアンテナ等の可動部が有るため、ベランダなどに設置する屋外アンテナとして使用する場合には風雨に対する強度向上、防錆、防塵対策が難しいという問題もある。
【００１０】
小型化に関しては、非特許文献１に示されている互生自己補対アンテナを用いて平面アンテナとすることは可能であるが、ＶＨＦ帯における下限周波数の１／４波長と等しくする必要があるため、１辺の長さを約８０ｃｍとする平面アンテナとなり、小型化が出来ないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上のような問題を解決するために、本発明に係るアンテナ装置は、テレビ放送の電波を受信するアンテナ装置において、誘電体基板と、誘電体基板の表面に形成されるアンテナパターンと、誘電体基板の中央部に配置され、アンテナパターンに給電する給電部と、を有し、アンテナパターンは、誘電体基板の下半分に配置され、上下方向に伸びる中心軸上に配置された幹状の線状導線と、この線状導線から等間隔で左右方向に交互に分岐された枝状の線状導線とを含む下部サブパターンと、誘電体基板の上半分に配置され、下部サブパターンに対し補対の関係になる上部サブパターンと、を有し、下部サブパターンおよび上部サブパターンは、その枝状の線状導線の一部に鋸歯状パターンを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るアンテナ装置において、前アンテナパターンは、外側に位置するＶＨＦアンテナ部と、内側に位置するＵＨＦアンテナ部を備え、ＶＨＦアンテナ部とＵＨＦアンテナ部は、チョークコイルで接続されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係るアンテナ装置において、鋸歯状パターンは、矩形状又は三角状の歯部を含み、その歯は少なくとも２種類幅のものを含むことを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、本発明に係るアンテナ装置において、下部サブパターンを水平軸で上側に折り返した場合に鋸歯状パターンの歯の先端部が上部サブパターンの歯の先端部に対向することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を使用すると、ＶＨＦ帯のアンテナ外形を小型化でき、さらにＵＨＦ帯共用アンテナと共用することによりアンテナ装置の簡素化が実現できる。また、ロッドアンテナのような可動部がない平面アンテナとすることで、薄型テレビとの組み合わせが容易という効果がある。
【００１６】
また、本発明によると、銅張プリント基板のエッチングによりパターンを印刷した構成とすることにより量産時の寸法精度が安定し、軽量化及び低価格化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実用化された広帯域アンテナの１つとして、対数周期アンテナがある。その入力インピーダンスは周波数に対して対数周期的に一定変化を繰り返し、近似的に定インピーダンス化している。一般に対数周期構造のアンテナは定インピーダンスになりうると考えられるが、実際は自己補対的構造になっているときに定インピーダンスが保証される。以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、第１の本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置の外観を示す外観図である。アンテナ装置は、アンテナ本体４１と、アンテナで受信したテレビ放送を伝達する図示しないケーブルと、アンテナ本体４１を支持する支持部４２を備えている。
【００１９】
アンテナ本体４１は、自己補対アンテナと呼ばれるアンテナ構造を有している。自己補対アンテナの原理は、無限の大きさの平面導体で構成されている場合、周波数に無関係に６０π（約１８８Ω：自由空間の特性インピーダンスの１／２）となる。また、アンテナ本体４１は、定指向性と、周波数に対して出来るだけ小型で効率が良く、直交編波成分が少なく、平衡型自己補対アンテナであっても同軸ケーブルで直接接続でき（ｂａｌｕｎを使用しなくてもアンテナ自身に平衡作用がある）等の特徴を有している。
【実施例１】
【００２０】
図２は、第１の実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のアンテナカバーをはずして導体で作成されたアンテナ基板３２と、同軸ケーブル２７と、支持部４２の構成を示す構成図である。アンテナ基板３２の導体パターンは、給電点Ｆを中心に導体を９０度回転又は水平軸であるＣＤ軸で折り返すことにより、導体パターンの無い部分に導体パターンの有る部分が重なり合う構造である。
【００２１】
図２のアンテナ基板３２の導体パターンは、伝送路として機能する幹となるＡＦ―ＦＢの幅が等しく、四角形ＡＢＣＤのそれぞれの角は９０度である。また、幹からの導体の枝が等間隔で交互に分岐し、かつ、枝の外周と内周の長さは隣り合い四角形を構成する辺の長さが同一である。この構成とすることで好適なＶＳＷＲを得ることが可能である。
【００２２】
図２のアンテナ基板３２の伝送路として機能する幹の幅は、ＦＢにＳｅｍｉ−ｒｉｇｉｄ同軸ケーブル（例えば直径３．６ｍｍ）を使用して接続し、電気的な板として等価幅はその２倍であることを考慮して上限の伝送路のバランスを取るために同じ幅（例えば６
ｍｍ）とした。また、ＣＤのギャップ（ＡＣＤの三角形とＢＤＣの三角形の隙間）は、幹の幅と同等の値の時に１８８Ωへの集中度が好適である。
【００２３】
また、第１の実施形態において、導体パターンの外周部分の形状を矩形の鋸歯状とし、４つの一辺で構成される端部の長さが下限周波数の１波長となるように構成した。
【００２４】
図２のように同軸ケーブル２７を直接給電する場合、一般的には不平衡電流の発生が問題となるが、本実施形態のアンテナ本体４１では、アンテナ自身が広帯域のｂａｌｕｎとしての作用があり不平衡電流は実用上問題とならず、部品点数を削減することが可能である。
【実施例２】
【００２５】
図３は、第２の本実施形態における誘電体基板の導体薄膜を有するガラスエポキシ基板上にエッチング加工されたアンテナ基板３２の構成を示す構成図であり、エッチング加工により微細アンテナパターンとしたものである。
【００２６】
最初に給電点Ｆについて説明する。同軸ケーブル２７によりアンテナ本体４１に給電されている。詳しくは、同軸ケーブル２７のグランド２８は給電線２５を介してパターン２１へ接続され、同様に同軸ケーブル２７の芯線２９は、給電線２６を介してパターン２３へ接続されている。これらのループは給電点から、順に第１周〜第７周までがＵＨＦ帯、第８〜第９周がＶＨＦ帯として機能する。
【００２７】
幹状のＦＢパターン２１，２２とＦＡパターン２３，２４は、同軸ケーブル２７により給電され、さらに各々の幹状のパターンはＧ部に示すようにチョークコイル３１で外周の幹状のパターンに接続されている。この構成によりアンテナ本体４１の内側がＵＨＦ帯アンテナとして作用し、チョークコイル３１を介して全体としてＶＨＦ帯アンテナとしても作用している。
【００２８】
次に、内側のアンテナパターンについて説明する。給電点Ｆから給電された高周波は、それぞれ等しい１辺の長さを有するパターン２の外周と、ギャップ部を介してパターン３の内周と、パターン１の外周と、ギャップ部を介してパターン４の内周とを結ぶパターンから電磁波として放射される。同様にしてパターン６の内周、パターン３の外周、パターン５の内周、パターン４の外周を結ぶパターン（第１周）及びその外周（第２周〜９周）からも電磁波が放射される。
【００２９】
第７周を構成する内側のパターン１４の外周、パターン１５の内周、パターン１３の外周、パターン１６の内周に設けられた矩形の鋸歯状形状により第１周〜第７周をＵＨＦ帯のアンテナとして作用させている。さらに、アンテナ基板３２のアンテナパターンは、給電点Ｆを中心に導体を９０度回転又は水平軸であるＣＤ軸で折り返すことにより、アンテナパターンの無い部分にアンテナパターンの有る部分が重なり合う構造であり、鋸歯状の歯の向きは対向している。この時、向かい合う歯は、先端部が互いに向かい合う位置でも良いし、先端部が互いに噛み合う位置でも良く、鋸歯状の形状を第７周と第９周に設けることを限定するものでもない。
【００３０】
外周のパターン１８の外周、パターン１９の内周、パターン１７の外周、パターン２０の内周とを結ぶパターンと、内部のＵＨＦ帯アンテナと共同してＶＨＦ帯アンテナとして作用することで、アンテナの小型化を実現している。
【００３１】
また、鋸歯状の各歯の間隔はＵＨＦ帯とＶＨＦ帯の周波数と外形寸法により決められ、それぞれ異なる間隔で配置されており、かつ各周の各１辺の長は他の辺の長さと等しい。
【００３２】
上述したアンテナ装置として重要なものの１つは定指向性である。広い周波数範囲で少なくとも最大放射方向の変化がなく、放射パターンの変化しないアンテナが望まれている。本実施形態のアンテナ装置は、１：１０にわたる周波数範囲についてほぼ定指向となるアンテナ装置である。
【００３３】
図４は、本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置の記号と座標系を示す模式図である。ここで、各記号と座標系を図４のように定める。
【００３４】
電界の偏波面は、Ｙ軸方向に偏波面があり、直交偏波成分はかなり少なく直線偏波のアンテナと同様な特性を示す。以下に、ＹＺ面のＥ面パターンＤ（θ）とＸＺ面のＥ面パターンＤ（φ）をＶＨＦ帯からＵＨＦ帯で測定した結果を示す。
【００３５】
図５は、本実施形態に置ける自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のＹＺ平面におけるＤ（θ）指向パターンである。Ｄ（θ）のパターンは周波数の変化にあまり変化せず、半波長ダイポールアンテナの半値角と同じ（例えば７８度から８４度）値を示す。同様に、周波数の変化により最大放射方向もＺ軸方向から変化せず、Ｙ軸方向の放射は、ほとんどない。
【００３６】
図６は、本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のＸＺ平面におけるＤ（φ）指向パターンである。Ｄ（φ）はＺ軸方向に最大値があり、Ｘ軸方向の放射はそれより低くなる。以上のことから、本実施形態におけるアンテナ装置の指向パターンと偏波面は、１波長ループアンテナの特性と類似しており、自己補対アンテナパターンを用いてアンテナを小型化してもアンテナ性能には影響しないことが分かる。
【００３７】
以上、説明したように、本発明を使用すると、ＶＨＦ帯のアンテナ外形を小型化でき、さらにＶＨＦ帯アンテナとＵＨＦ帯アンテナと共用することによりアンテナ装置の簡素化が実現でき、特性も平面方向に指向性があるため、最適な方向に容易に設置可能となる。
【００３８】
また、ロッドアンテナのような可動部がない平面アンテナとすることで、薄型テレビとの組み合わせが容易という効果がある。
【００３９】
さらにまた、アンテナ本体４１は、定指向性と、周波数に対して出来るだけ小型で効率が良く、直交偏波成分が少なく、平衡型自己補対アンテナであっても同軸ケーブル２７で直接接続できる等の特徴を有しており、部品点数の削減に寄与している。
【００４０】
さらにまた、本発明によると、銅張プリント基板のエッチングによりパターンを印刷した構成とすることにより量産時の寸法精度が安定し、軽量化及び低価格化を実現できる。なお、基板は、ガラスエポキシに限ることなく、さらに安価な紙エポキシ等を用いても好適に実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置の外観を示す外観図である。
【図２】第１の実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のアンテナカバーをはずしてアンテナ基板とその他の部品の構成を示す構成図である。
【図３】第２の実施形態におけるアンテナ基板の構成を示す構成図である。
【図４】本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置の記号と座標系を示す模式図である。
【図５】本実施形態に置ける自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のＹＺ平面におけるＤ（θ）指向パターンを示す指向性特性図である。
【図６】本実施形態における自己補対アンテナを用いたアンテナ装置のＸＺ平面におけるＤ（φ）指向パターンを示す指向性特性図である。
【図７】従来の室内アンテナの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１〜２４  パターン、２５，２６  給電線、２７  同軸ケーブル、２８  グランド、２９  芯線、３１  チョークコイル、３２  アンテナ基板、４１  アンテナ本体、４２  支持部、１００  室内アンテナ、１０１  ケース本体、１０２，１０３  ロッドアンテナ、１０４  蓋体、１０５  受信エレメント、１０６  収納部、１０７  転倒防止板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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